圍繞系統(tǒng)能力培養(yǎng)的工業(yè)工程專業(yè)本科教學(xué)模式研究

摘要：《中國制造2025》對目前尚處于工業(yè)2.0、工業(yè)3.0階段的中國制造業(yè)提出了立足于系統(tǒng)化、集成化、數(shù)字化的“智能制造”的發(fā)展目標(biāo)，新時期下的工業(yè)工程專業(yè)必將更加注重對學(xué)生的系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。濟南大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)通過在課程體系設(shè)置、實踐體系設(shè)置以及教學(xué)過程中設(shè)置不同的實踐實驗環(huán)節(jié)，強化學(xué)生進(jìn)行“系統(tǒng)性”的理解，以實現(xiàn)對學(xué)生“系統(tǒng)能力”的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；系統(tǒng)能力；工業(yè)工程

中圖分類號：G642.0；G482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）51-0225-03

工業(yè)工程（Industry Engineering，IE）以系統(tǒng)工程為原理，以運籌學(xué)等數(shù)學(xué)知識為理論基礎(chǔ)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為工具，對制造業(yè)等企業(yè)或組織中的實際工程與管理問題進(jìn)行定量的系統(tǒng)的分析、優(yōu)化與設(shè)計[1]，通過科學(xué)、合理地組織生產(chǎn)要素，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的性能、生產(chǎn)率和效益達(dá)到最優(yōu)化。這除了要求工業(yè)工程專業(yè)的畢業(yè)生必須掌握扎實的機械設(shè)計制造基礎(chǔ)、工業(yè)工程技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)，精通制造系統(tǒng)生產(chǎn)、運營機制及邏輯關(guān)系，還必須具有系統(tǒng)的觀念和創(chuàng)新的思維。尤其是隨著《中國制造2025》對目前尚處于工業(yè)2.0、工業(yè)3.0階段的中國制造業(yè)提出了立足于系統(tǒng)化、集成化、數(shù)字化的“智能制造”的發(fā)展目標(biāo)，新時期下的工業(yè)工程專業(yè)必將更加注重對學(xué)生的系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。

濟南大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)一直注重和強調(diào)對學(xué)生系統(tǒng)規(guī)劃能力的培養(yǎng)。系統(tǒng)能力的培養(yǎng)不可能通過某一門課或某一項訓(xùn)練來實現(xiàn)，它必須貫穿在課程體系設(shè)置、實踐體系設(shè)置以及向?qū)W生傳授知識的教學(xué)過程中，在學(xué)生培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)設(shè)計了學(xué)生對“系統(tǒng)性”“整體性”的理解和灌輸，以實現(xiàn)對學(xué)生“系統(tǒng)思維”的培養(yǎng)[3]。

一、課程體系的系統(tǒng)性設(shè)置

課程體系是指同一專業(yè)不同課程門類按照門類順序排列，是教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)程的總和，課程門類排列順序決定了學(xué)生通過學(xué)習(xí)將獲得怎樣的知識結(jié)構(gòu)，它是培養(yǎng)目標(biāo)的具體化和依托。工業(yè)工程專業(yè)必須融合工程、管理、信息等學(xué)科，是一門典型的綜合型、交叉型邊緣學(xué)科。濟南大學(xué)工業(yè)工程因為面向制造業(yè)，其課程體系主要包括機械、管理、信息等基礎(chǔ)課程和工業(yè)工程專業(yè)課程。不同學(xué)科的思維與學(xué)習(xí)方法的差異，勢必要求將注重嚴(yán)密、精確、嚴(yán)格的機械學(xué)科與側(cè)重宏觀、綜合、歸納的管理學(xué)科以及強調(diào)應(yīng)用的信息技術(shù)和工業(yè)工程課程進(jìn)行有機的協(xié)調(diào)與銜接，并在課程體系設(shè)置中體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)的系統(tǒng)性和整體性。

濟南大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)的課程體系將所有的課程按照學(xué)科設(shè)置分支，每條分支再按課程性質(zhì)進(jìn)行分層，形成了建立在人文、數(shù)理化等通識教育為基礎(chǔ)，以學(xué)科分支為公共縱向通道，以課程性質(zhì)為樓板的多維塔樓式課程體系，并通過設(shè)置各課程實踐環(huán)節(jié)中的橫向與縱向聯(lián)系，使整個課程要素形成有機的系統(tǒng)，最終為專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計服務(wù)，如圖1所示。

二、實踐體系的系統(tǒng)性設(shè)置

傳統(tǒng)的IE人才培養(yǎng)方案中，實踐教學(xué)體系的設(shè)置，僅僅是相互獨立的，簡單的單項實踐活動，學(xué)生只是在老師的指導(dǎo)下完成一個個機械的實踐環(huán)節(jié)，并沒有真正起到連接理論與實踐、強化專業(yè)思維、提高創(chuàng)新、動手能力的作用，更體現(xiàn)不出學(xué)生素質(zhì)、思維方式上的高度融合。為了體現(xiàn)工業(yè)工程學(xué)科特點，強化IE專業(yè)的課程和知識體系，濟南大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)運用系統(tǒng)原理，設(shè)計了一整套既相對獨立，又密切相關(guān)，能覆蓋各門專業(yè)課程和知識領(lǐng)域的、多種形式的實踐教學(xué)體系，以“從系統(tǒng)的角度解決生產(chǎn)實際問題”為主線將整個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)貫穿到底，自底向上構(gòu)建了基礎(chǔ)實驗系統(tǒng)、綜合應(yīng)用實驗系統(tǒng)、專題設(shè)計實驗系統(tǒng)三大系統(tǒng)一條主線的完整的實踐教學(xué)體系，如圖2所示。這個實踐體系主要分為三大內(nèi)容：課內(nèi)實驗教學(xué)系統(tǒng)、綜合實習(xí)系統(tǒng)和綜合設(shè)計系統(tǒng)。課內(nèi)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)和綜合實習(xí)環(huán)節(jié)相互依存，共同為包括基礎(chǔ)課程設(shè)計、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的綜合設(shè)計系統(tǒng)的順利進(jìn)行提供基礎(chǔ)保證。

課內(nèi)實驗教學(xué)系統(tǒng)包括自底向上的三大基礎(chǔ)實驗系統(tǒng)：基礎(chǔ)實驗系統(tǒng)、綜合應(yīng)用系統(tǒng)和專題設(shè)計系統(tǒng)。作為第一層，基礎(chǔ)實驗系統(tǒng)將完成對人機關(guān)系、基礎(chǔ)技能的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練（如通過實驗獲取人體數(shù)據(jù)及應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計方法，掌握作業(yè)方法優(yōu)化及測時技能），為第二、第三層次的實驗提供技能儲備和數(shù)據(jù)支持；第二層綜合應(yīng)用系統(tǒng)則在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，將基礎(chǔ)技能和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)綜合起來應(yīng)用于解決一個實際的問題點（如拿到人體數(shù)據(jù)后，要求學(xué)生設(shè)計電腦主機裝配流水線線體或工作空間的物理設(shè)計），并繼續(xù)將實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和儲備，用于第三層專題設(shè)計系統(tǒng)中；專題設(shè)計實驗系統(tǒng)，則利用前兩層獲取的技能和數(shù)據(jù)，對一個具體的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行完整的方案設(shè)計（如要求學(xué)生根據(jù)前兩層的實驗數(shù)據(jù)給出電腦主機裝配車間的設(shè)計方案）。

基礎(chǔ)課程設(shè)計和專業(yè)課程設(shè)計作為兩個綜合實踐環(huán)節(jié)，也采用了一條主線貫穿技能的方式設(shè)置。通過一張減速器的裝配圖開始，在基礎(chǔ)課程設(shè)計中將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工（裝配）工藝、設(shè)備選型、市場預(yù)測、PQRST分析等課程的內(nèi)容有機的融合在一起。專業(yè)課程設(shè)計則在基礎(chǔ)課程設(shè)計的基礎(chǔ)上，繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)計劃、質(zhì)量管理、設(shè)施規(guī)劃、產(chǎn)線設(shè)計與平衡等更細(xì)致內(nèi)容的學(xué)習(xí)與設(shè)計，從而將相關(guān)專業(yè)課程再次有機的融合在一起。學(xué)生在這種層層遞進(jìn)、相互串聯(lián)的實驗及實踐系統(tǒng)中逐漸形成了對專業(yè)技能獲取并應(yīng)用的系統(tǒng)觀念。

三、統(tǒng)領(lǐng)課程設(shè)置

體系設(shè)置的再有系統(tǒng)性，理論教學(xué)和實驗項目，仍然不得不離散進(jìn)行。如果學(xué)生不能主動的加以吸收、理解和歸納，理論課程與理論課程之間、實踐環(huán)節(jié)與實踐環(huán)節(jié)之間、理論課程與實踐環(huán)節(jié)之間設(shè)置的有機聯(lián)系，仍然難以被學(xué)生發(fā)掘。為了強化學(xué)生對專業(yè)“系統(tǒng)性”的認(rèn)知，還必須在教學(xué)過程中采用更直觀更感性的手段迫使學(xué)生去主動發(fā)掘，從而自建系統(tǒng)觀念。濟南大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)在課程體系中設(shè)置了兩門“統(tǒng)領(lǐng)”課程。一門是《專業(yè)導(dǎo)論》課，設(shè)置在第三學(xué)期，一門是《ERP原理及應(yīng)用》，設(shè)置在第六學(xué)期?！秾I(yè)導(dǎo)論》課是專業(yè)基礎(chǔ)課中的第一門，將設(shè)置“紙飛機生產(chǎn)實訓(xùn)”環(huán)節(jié)，全班學(xué)生分組創(chuàng)建企業(yè)。該實訓(xùn)假定不存在外部競爭環(huán)境，企業(yè)自主決定生產(chǎn)數(shù)量，自主安排生產(chǎn)方式和崗位設(shè)置，并在交貨期結(jié)束時進(jìn)行成本和利潤的核算。最后各組將投標(biāo)額、合格品數(shù)量、不合格品數(shù)量及收益情況匯總到一個表格中進(jìn)行比較，各廠長匯報生產(chǎn)組織情況。老師則在三輪生產(chǎn)結(jié)束后，進(jìn)行問題和亮點總結(jié)，指出出現(xiàn)了什么問題，可以采用什么方法解決，這個方法可以在哪門課程中學(xué)到。從而從一個實踐環(huán)節(jié)輻射到整個專業(yè)基礎(chǔ)課程及部分方向課程，使學(xué)生形成在解決企業(yè)內(nèi)因過程中，怎樣獲取和應(yīng)用基礎(chǔ)技能的主觀意識。

《ERP原理及應(yīng)用》是專業(yè)方向課中的最后一門，將設(shè)置“ERP沙盤模擬”環(huán)節(jié)。借鑒ERP沙盤模擬創(chuàng)業(yè)競賽的形式，仍然由上述企業(yè)參加，自行進(jìn)行崗位分配。該模擬環(huán)節(jié)假定企業(yè)內(nèi)因也就是生產(chǎn)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可控，只需要考慮外部競爭環(huán)境，制定運營決策。模擬結(jié)束后將決策序列和盈利結(jié)果匯總到一個表格中進(jìn)行比較，CEO匯報決策過程。老師則在最后進(jìn)行問題和亮點總結(jié)，指出出現(xiàn)了什么問題，可以采取什么方法解決，這個方法是在哪門課程中學(xué)到的，從而把部分專業(yè)基礎(chǔ)課程及全部方向課程拉到一起，使學(xué)生形成在解決企業(yè)外部競爭過程中，怎樣獲取和應(yīng)用決策技能的主觀意識，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力[4]。

通過兩門統(tǒng)領(lǐng)課和兩個實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生在“輸”與“贏”的過程中體會到，生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)建與運營，單純考慮企業(yè)內(nèi)因或者單純考慮外部競爭環(huán)境都是不可行的，必須精通整個企業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)系統(tǒng)的運營機制及邏輯關(guān)系，掌握理順內(nèi)因的基礎(chǔ)技能和對外因的決策技能，用完整的“大腦”去規(guī)劃、設(shè)計和組織企業(yè)運營過程，才能使企業(yè)得以生存和發(fā)展。

四、結(jié)論

工業(yè)工程專業(yè)作為實現(xiàn)生產(chǎn)及服務(wù)系統(tǒng)的規(guī)劃者、設(shè)計者和變革者，具有強大的“系統(tǒng)思維”能力至關(guān)重要。而思維能力和思維方式的訓(xùn)練，單純的通過傳統(tǒng)的“教”、“學(xué)”過程是很難實現(xiàn)的。濟南大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)通過課程體系設(shè)置、實踐體系設(shè)置，在教學(xué)過程中對授課內(nèi)容、實踐內(nèi)容遵循自底向上逐步推進(jìn)的“拉入式”配置，并以“統(tǒng)領(lǐng)課程”強化體系內(nèi)各環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，從而使學(xué)生不僅學(xué)到了解決生產(chǎn)實際中具體問題的技能，更培養(yǎng)了學(xué)生在分析問題和解決問題時的系統(tǒng)思維方式，使學(xué)生初步具備了對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計和創(chuàng)新的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[4]王賢芳，孟克.論高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系之重構(gòu)[J].教育教學(xué)論壇，2011，（10）：118-120.

Abstract：China manufacturing has put forward the development goal of "Intelligent Manufacturing" based on systematic，integrated and digital，which is still in the industrial 2.0 or 3.0 stage. Industrial Engineering specialty in the new period will pay more attention to the cultivation of students' system planning，system design and innovative ability. Industrial Engineering major of Jinan university sets different experimental links in the course of curriculum system setting，practical system setting and teaching process to strengthen the understanding of "systematicness" of students，and to realize the cultivation of students " systematic thinking ".

Key words：teaching mode；system capability；Industrial Engineering